Glikoz fermantasyonu, alkollü içeceklerin hazırlanmasını mümkün kılan ana reaksiyonlardan biridir. Her birinde ayrı ürünlerin oluşturulduğu farklı şekillerde gerçekleştirilebilir. Bu süreç, yemek pişirmek ve şarap ve votka ürünleri yapmaktan vücudumuzda gerçekleşen reaksiyonlara kadar hayatımızın birçok alanında kilit rol oynar.
Tarih
Glikoz ve diğer şekerlerin fermantasyon süreci eski insanlar tarafından kullanılıyordu. Hafif fermente yiyecekler yediler. Bu tür yiyecekler, içinde birçok zararlı bakterinin öldüğü alkol içerdiğinden daha güvenliydi. Eski Mısır ve Babil'de insanlar birçok şekerli içeceği ve sütü nasıl fermente edeceklerini zaten biliyorlardı. 18. yüzyılın sonundaki insanlar bu süreci daha iyi incelemeyi başardıklarında, kvas, bira ve şarap-votka gibi endüstriler türleri ve iyileştirme olanakları çok niteliksel olarak büyüdü.
Fermantasyon türleri
Tuhaf ama bu süreç farklı. Ve son ürünlere göre glikoz fermantasyonu türleri vardır. Böylece laktik asit, alkol, sitrik asit, aseton, butirik ve diğerleri vardır. Her tür hakkında biraz konuşalımayrı ayrı. Glikozun laktik asit fermantasyonu, yoğurt, ekşi krema, kefir, süzme peynir gibi ürünlerin hazırlanmasında ana işlemdir. Ayrıca sebzeleri korumak için kullanılır ve vücudumuzda önemli bir işlevi yerine getirir: oksijen eksikliği koşullarında glikoz nihai ürüne dönüştürülür - laktik asit, bu da antrenman sırasında ve sonrasında kas ağrısına neden olur.
Alkollü fermantasyon farklıdır, çünkü nihai ürün olarak etil alkol oluşur. Mikroorganizmaların yardımıyla oluşur - maya. Ve pişirmede önemli bir rol oynar, çünkü ana ürüne ek olarak, glikozun alkollü fermantasyonu sırasında karbondioksit salınır (bu, mayalı hamurun ihtişamını açıklar).
Sitrik asit fermantasyonu tahmin edebileceğiniz gibi sitrik asit oluşumu ile gerçekleşir. Belirli bir mantar türünün etkisi altında oluşur ve vücudumuzdaki tüm hücrelerin solunumunu sağlayan Krebs döngüsünün bir parçasıdır.
Aseton-bütil fermantasyonu, butirik fermantasyona çok benzer. Bunun sonucunda butirik asit, butil ve etil alkoller, aseton ve karbondioksit oluşur. Bütirik fermantasyon yalnızca adı taşıyan asit ve karbondioksit üretir.
Şimdi tüm türlere daha ayrıntılı olarak bakacağız, ancak en temel alkolik glikoz fermantasyonu ile başlayalım. Tüm tepkiler ve seyrinin nüansları ayrıntılı olarak analiz edilecektir.
Alkol fermantasyonu
Glikozun fermantasyonu hakkında biraz daha bilgi verelim, denklemi şu şekildedir:S6N12O6 =2S2N 5OH + 2CO2. Bu tepkiden ne öğrenilebilir? İki ürünümüz var: etil alkol ve karbondioksit. İkincisi nedeniyle, mayalı hamurun şişmesini gözlemliyoruz. Ve birincisi sayesinde unutulmaz bir şarap ve şarap içeceği tadı alma fırsatımız var. Ama aslında, bu sadece basitleştirilmiş bir denklemdir. Tam glikoz fermantasyon reaksiyonu daha karmaşıktır, bu yüzden onu biraz parçalayalım.
Glikoliz diye bir süreç var. Kelimenin tam anlamıyla, adı "şekerin bölünmesi" olarak tercüme edilir. Vücutta oluşur ve yan ürünü pirüvik asittir ve ana ürün, bu reaksiyon sırasında başka bir bileşikten oluşan adenosin trifosfattır (ATP). ATP'nin vücuttaki enerji taşıyıcısı olduğunu söyleyebiliriz ve aslında glikoliz vücudumuza enerji sağlamaya hizmet eder.
Bu sürece bir nedenle değindik. Aslında fermantasyon, glikolize çok benzer, çünkü ilk aşama onlar için tamamen aynıdır. Glikozun alkolik fermantasyonunun glikolizin bir devamı olduğu bile söylenebilir. İkincisi sırasında oluşan piruvat (piruvik asit iyonu), bir yan ürün olarak karbondioksit salınımı ile asetaldehite (CH3-C(O)H) dönüştürülür. Bundan sonra ortaya çıkan ürün, bakterilerde bulunan NADH koenzimi tarafından indirgenir. İndirgeme, etil alkol oluşumuna yol açar.
Böylece, glikozun etil alkole fermantasyon reaksiyonu şöyle görünür:
1)C6H12O6=2 C3H4O3 + 4 H+
2) C3H4O3=CH3 -COH + CO2
3) CH3-COH + NADH + H+=C2H 5OH + NAD+
NADH reaksiyon için bir katalizör görevi görür ve NAD iyonu+glikolizin erken safhasında önemli bir rol oynar ve alkolik fermentasyonun sonunda oluşur. sürece geri döner.
Haydi, incelenmekte olan bir sonraki reaksiyon türüne geçelim.
Glikozun laktik asit fermantasyonu
Bu tür alkolden farklıdır, çünkü mayanın etkisi altında değil, laktik asit bakterilerinin yardımıyla oluşur. Bu nedenle, tamamen farklı ürünlerimiz var. Laktik asit fermantasyonu, çok çalıştığımızda ve oksijensiz kaldığımızda kaslarımızda da meydana gelir.
Bu işlemin iki türü vardır. Birincisi homofermentatif fermantasyondur. "Homo" önekini daha önce duyduysanız, muhtemelen bunun ne anlama geldiğini anlamışsınızdır. Homofermentatif fermantasyon, tek bir enzim içeren bir işlemdir. İlk aşamada glikoliz meydana gelir ve pirüvik asit oluşur. Daha sonra elde edilen piruvat (çözelti içinde bu asit sadece iyonlar halinde bulunabilir), NADH+H ve laktat dehidrojenaz kullanılarak hidrojenasyona tabi tutulur. Sonuç olarak, indirgeme ürünü, reaksiyon sırasında elde edilen tüm ürünlerin yaklaşık %90'ını oluşturan laktik asittir. Ancak bu bileşik iki formda da oluşturulabilir.farklı izomerler: D ve L. Bu türler, birbirlerinin ayna görüntüsü olmaları ve sonuç olarak vücudumuzu farklı şekillerde etkilemeleri bakımından farklılık gösterir. Hangi izomerin daha fazla oluşacağı laktat dehidrojenazın yapısını belirler.
İkinci tip laktik asit fermantasyonuna geçelim - heterofermentatif. Bu süreç birkaç enzim içerir ve daha karmaşık bir yol izler. Bu nedenle reaksiyon sırasında daha farklı ürünler oluşur: laktik aside ek olarak orada asetik asit ve etil alkol bulabiliriz.
Yani laktik asit fermantasyonunu düşündük. Süzme peynir, kaymaklı süt, fermente pişmiş süt ve kefirin tadını çıkarabildiğimiz süreçtir. Glikozun laktik asit fermantasyonunun genel reaksiyonunu özetleyelim ve yazalım: C6H12O6=2 C 3H6O3. Tabii ki, bu homofermentatif fermantasyon sürecinin basitleştirilmiş bir diyagramıdır, çünkü bir heterofermentatif fermantasyon prosesinin diyagramı bile çok karmaşık olacaktır. Kimyagerler hala glikozun laktik fermantasyonunu incelemekte ve tam mekanizmalarını aydınlatmakta, bu nedenle hala iyileştirme için yer var.
Sitrik asit fermantasyonu
Bu tür fermantasyon reaksiyonları, alkolde olduğu gibi, belirli bir türün mantarlarının etkisi altında meydana gelir. Bu reaksiyonun tam mekanizması henüz tam olarak anlaşılmamıştır ve sadece bazı basitleştirmelere güvenebiliriz. Ancak, sürecin ilk aşamasının glikoliz olduğuna dair öneriler var. Daha sonra pirüvik asit dönüştürülürçeşitli asitlere dönüşür ve sitrik hale gelir. Bu mekanizma nedeniyle, reaksiyon ortamında diğer asitler birikir - glikozun eksik oksidasyonunun ürünleri.
Bu işlem oksijenin etkisi altında gerçekleşir ve genel olarak şu denklemle yazılabilir: 6 +3O2=2C 6N8O 7 + 4H2O. Bu tür bir fermantasyon keşfedilmeden önce, insanlar sitrik asidi yalnızca karşılık gelen ağacın meyvesine basarak çıkardılar. Ancak bu asit limonda %15'ten fazla olmadığı için bu yöntemin pratik olmadığı ortaya çıktı ve bu reaksiyonun keşfinden sonra asidin tamamı fermantasyon ile elde edilmeye başlandı.
Butirik fermantasyon
Bir sonraki türe geçelim. Bu tür fermantasyon, bütirik asit bakterilerinin etkisi altında gerçekleşir. Yaygındırlar ve neden oldukları süreç biyolojik açıdan önemli döngülerde kilit rol oynar. Bu bakterilerin yardımıyla ölü organizmaların ayrışması meydana gelir. Reaksiyonlar sırasında oluşan bütirik asit kokusuyla leş yiyenleri cezbeder.
Bu tür fermantasyon endüstride kullanılır. Tahmin edebileceğiniz gibi, bütirik asit alıyorlar. Esterleri parfümeride yaygın olarak kullanılmaktadır ve kendisinden farklı olarak hoş bir kokuya sahiptir. Bununla birlikte, butirik fermantasyon her zaman faydalı değildir. Sebzeleri, konserveleri, sütü ve diğer ürünleri bozabilir. Ancak bu ancak ürüne bütirik asit bakterileri girmişse olabilir.
Butirik mekanizmasını analiz edelimglikoz fermantasyonu. Tepkisi şuna benziyor: C6H12O6 → CH3CH2CH2COOH + 2CO2↑ + 2H 2 . Sonuç olarak, butirik bakterilerin hayati aktivitesini sağlayan enerji de üretilir.
Aseton-bütil fermantasyonu
Bu tür bütiriğe çok benzer. Sadece glikoz değil, aynı zamanda gliserol ve piruvik asit de bu şekilde fermente olabilir. Bu süreç iki aşamaya ayrılabilir: ilki (bazen asidik olarak adlandırılır) aslında butirik fermantasyondur. Ancak bütirik asidin yanı sıra asetik asit de açığa çıkar. Bu şekilde glikoz fermantasyonu sonucunda ikinci aşamaya (asetonobütil) giden ürünler elde ederiz. Bütün bu süreç aynı zamanda bakterilerin etkisi altında da meydana geldiğinden, ortam asitlendiğinde (asit konsantrasyonundaki artış), bakteriler tarafından özel enzimler salınır. Glikoz fermantasyon ürünlerinin n-bütanol (bütil alkol) ve asetona dönüşümünü indüklerler. Ek olarak, bir miktar etanol üretilebilir.
Diğer fermantasyon türleri
Listelenen bu işlemin beş türüne ek olarak, birkaç tane daha var. Örneğin, bu asetik fermantasyondur. Aynı zamanda birçok bakterinin etkisi altında oluşur. Bu tür fermantasyon, asitleme sırasında faydalı amaçlar için kullanılabilir. Yiyecekleri patojenik ve tehlikeli bakterilerden korur. Alkali veya metan fermantasyonu da vardır. Önceki tiplerden farklı olarak, bu tipÇoğu organik bileşik için fermantasyon gerçekleştirilebilir. Çok sayıda karmaşık reaksiyonun bir sonucu olarak, organik maddeler metan, hidrojen ve karbondioksite ayrılır.
Biyolojik rol
Fermantasyon, canlı organizmalar tarafından enerji elde etmenin en eski yoludur. Bazı canlılar yol boyunca enerji alarak organik maddeler üretirken, bazıları da enerji alırken bu maddeleri yok eder. Bütün hayatımız bunun üzerine kurulu. Ve her birimizde fermantasyon şu veya bu şekilde gerçekleşir. Yukarıda da belirttiğimiz gibi yoğun antrenman sırasında kaslarda laktik asit fermantasyonu meydana gelir.
Başka ne okunmalı?
Bu çok ilginç sürecin biyokimyasıyla ilgileniyorsanız, kimya ve biyoloji ders kitaplarından başlamalısınız. Birçok üniversite ders kitabı o kadar ayrıntılıdır ki, onları okuduktan sonra bu alanda sadece uzman olabilirsiniz.
Sonuç
İşte sona geliyoruz. Hem canlıların işleyişinde hem de endüstrimizde çok önemli bir rol oynayan glikoz fermantasyonunun tüm çeşitlerini ve bu süreçlerin genel prensiplerini inceledik. Gelecekte bu eski sürecin birkaç türünü daha keşfedecek ve zaten bildiğimiz kişilerle yaptığımız gibi bunları kendi avantajımıza kullanmayı öğreneceğiz.
